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| タイトル： | 特許公報(B2)_窒化珪素粉末の製造方法 |
| 出願番号： | 2003147562 |
| 年次： | 2007 |
| IPC分類： | C01B 21/068,A61C 5/00,A61K 6/00 |
特許情報キャッシュ
善場 研也 松田 幸一 吉田 昭夫 JP 3891959 特許公報(B2) 20061215 2003147562 20030526 窒化珪素粉末の製造方法 電気化学工業株式会社 000003296 善場 研也 松田 幸一 吉田 昭夫 20070314 C01B 21/068 20060101AFI20070222BHJP A61C 5/00 20060101ALI20070222BHJP A61K 6/00 20060101ALI20070222BHJP JPC01B21/068 TA61C5/00A61K6/00 Z C01B 21/068 特公平０３−０５３２４２（ＪＰ，Ｂ２） 特開平０６−３４０４０４（ＪＰ，Ａ） 2 2004345929 20041209 8 20040401 大工原 大二 【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、歯科用に好適な色調を有する窒化珪素粉末の製造方法に関する。【０００２】【従来の技術】従来、歯科用窒化珪素粉末は白色であることが好ましいとされ、それは窒化珪素粉末を塩素ガス雰囲気下で、１１００℃以上で加熱処理した後、更に窒素雰囲気下、１２００℃以上で加熱処理して製造する方法が知られている（特許文献１）。【０００３】【特許文献１】特公平０３−５３２４２号公報。【０００４】しかしながら、上記方法の場合、塩素ガスを使用するので、設備腐食や環境問題の対策が必要であり、窒化珪素粉末はコストアップとならざるを得なかった。【０００５】【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記に鑑み、歯科材料として相応しい色調を持つ窒化珪素粉末の製造方法を提供することである。【０００６】本発明の目的は、窒化珪素微粉末を、窒素を含む雰囲気下、所定温度で加熱処理した後、酸素を含む雰囲気下で熱処理することによって達成することができる。【０００７】【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、窒化珪素微粉末原料を、窒素を含む非酸化性雰囲気中、１５００〜１８００℃で加熱処理してハンター白度を向上させた後、酸素を含む雰囲気中、６００〜８００℃で熱処理してイエローインデックス（黄色度）を増加させることを特徴とするハンター白度８０以上、イエローインデックスが１〜６である窒化珪素粉末の製造方法である。この場合において、窒化珪素微粉末原料の平均粒径が１〜３μｍで、最大粒子径が２０μｍ以下であることが好ましい。【０００８】【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明について説明する。【０００９】本発明者らの調査結果によれば、歯科用に適した窒化珪素粉末の色調は、ハンター白度が８０以上で、イエローインデックス（黄色度）が１〜６である。また、粒径については、平均粒径が１〜３μmで、最大粒子径が２０μm以下であり、粒子形状は粒状であることが好まれる。【００１０】すなわち、窒化珪素粉末のハンター白度が８０未満では、歯科用として白さの面で不適となる。好ましいハンター白度は８０〜９０である。イエローインデックスが１未満では、黄色みが不足となり、６を超えると逆に黄色みが増し過ぎのため、歯科用としての色調が不適となる。好ましいイエローインデックスは２〜５である。ハンター白度は、本発明の窒化珪素粉末の製造方法において、非酸化性雰囲気下での熱処理温度によって調整することができ、またイエローインデックスは酸素を含む雰囲気下での熱処理温度によって調整することができる。【００１１】ハンター白度（ＷＢ)とイエローインデックス（ＹＩ）は、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚ（Ｘは主に色の三原色（赤、緑、青）の赤を感じる値、Ｙは緑を感じる値、Ｚは青を感じる値）にもとづいて次式によって算出される。このようなハンター白度及びイエローインデックスの測定は、色差計（例えば日本電色工業社製、Z−３００Ａ型）を用いて自動測定することができる。ハンター白度の数値が高いほど、白色度が高いことを表し、またイエローインデックスの数値が高いほど、黄色度（黄色み）が増すことを表している。ハンター白度（ＷＢ)＝Z／１．１８２３イエローインデックス（ＹＩ）＝１００（１．２８Ｘ−１．０６Ｚ）／Ｙ【００１２】窒化珪素粉末の粒度は、粒度分布測定機（例えばMICROTRAC−ＩＩ、LEEDS＆NORTHRUP社製、SPA：MODEL ７９９７−２０）によって測定することができる。【００１３】本発明で用いられる窒化珪素微粉末原料の一例を示せば、金属シリコン粉末に、必要に応じて窒化珪素粉末を骨材として混合し、成形後、窒素雰囲気下で窒化させてインゴットを製造し、それを粉砕・分級されたものである。【００１４】窒化珪素微粉末原料の粒度については、歯科用として使用される窒化珪素粉末の平均粒径が１〜３μm以下、最大粒子径が２０μm以下であること、窒化珪素微粉末原料を、窒素を含む非酸化性雰囲気下で熱処理した後に上記粒度まで粉砕するよりは、熱処理前に粒度調整をしておく方が、短時間で粉砕を行うことができ、しかも粉砕媒体からのコンタミによる色調低下を防ぐことができること、容易にハンター白度を８０以上とすることのために、平均粒径が１〜３μm、最大粒子径が２０μm以下であることが好ましい。【００１５】本発明において、窒化珪素微粉末原料は、窒素を含む非酸化性雰囲気下、１５００〜１８００℃で熱処理してハンター白度を５０程度から８０以上にまで向上させる。この処理によってハンター白度が向上する理由は定かではないが、これ以外の熱処理温度ではハンター白度が８０以上にはならない。しかも、１８００℃を超える温度では粒成長が激しくなり、形状が柱状になる。そこで、本発明においては、１５５０〜１６５０℃で０．５〜３時間、一旦保持（温度キープ）してから、１７００〜１８００℃で０．５〜３時間熱処理することが好ましい。【００１６】非酸化性雰囲気は、窒素単独、又は窒素とアルゴン等との混合雰囲気によって形成させることができる。また、このような非酸化性雰囲気のかわりに酸化性雰囲気で熱処理をすると、白度が上がらないどころか、窒化珪素自体の酸化が進み、歯科用として本来の窒化珪素自体の性能が損なわれる。【００１７】この熱処理を終えた段階の窒化珪素粉末のイエローインデックス（黄色度）はマイナス値であるので、黄味の色調を帯びさせるため、酸素を含む雰囲気下、６００〜８００℃で熱処理を行い、イエローインデックスを１〜６とする。この熱処理によってイエローインデックスが上昇するメカニズムはまだ明白にはなっていない。熱処理温度が６００℃未満であると、イエローインデックスはマイナス値のままであり、また８００℃を超えるとイエローインデックスが６をこえ、またハンター白度も８０未満となる。この６００〜８００℃は凝集による粗粒が発生しにくい温度でもある。特に好ましい熱処理温度は、６００〜７００℃である。この熱処理を窒素ガス等の非酸化性雰囲気で実施しても、イエローインデックスを１以上にすることはできない。【００１８】得られた窒化珪素粉末を歯科用途に供するには、平均粒径１〜３μｍ、最大粒子径２０μｍ以下に調整されることが好ましい。この粒度調整は、最終段階で行うこともできるが、以下の理由から、窒素を含む非酸化雰囲気下における熱処理が終わった後に（酸素を含む雰囲気下における熱処理前に）行うことが望ましい。すなわち、窒化珪素粉末は加水分解するが、最終段階で粉砕・分級すると、窒化珪素表面に新生面が現れてしまい、加水分解の起こしやすい状態となるので、これを回避するためである。窒素を含む非酸化性雰囲気下における熱処理が終わった後に粒度調整を行っておくと、続いて行われる酸素を含む雰囲気下における熱処理によって、イエローインデックスが増加するのみならず、窒化珪素表面に薄い酸化膜が形成され、耐加水分解性が助長される。そのために、熱処理の際の雰囲気としては、酸素を含むことが望ましい。【００１９】【実施例】以下、本発明を実施例、比較例をあげて、更に具体的に説明する。【００２０】実施例１〜７ 比較例１〜４金属シリコン粉末１００質量部に対し、骨材として窒化珪素粉末３０質量部を配合し、成形後、窒素雰囲気中で窒化して窒化珪素インゴット製造した後、粉砕・分級して表１に示される窒化珪素微粉末原料を製造した。【００２１】これを窒化ホウ素製耐熱性容器に充填し、真空中、１２００℃までは６００℃／ｈ、１２００℃以降は４００℃／ｈの速度で、表１に示される加熱処理温度まで昇温し、その温度で４時間保持してから冷却した。窒素ガスは、９００℃から導入し、炉内圧力を０．０２〜０．０４ＭＰａとして加熱処理を行った。実施例３では、１５５０℃で２時間保持した後、再度１７５０℃で２時間保持した。比較例４では、窒化珪素微粉末原料を高アルミナ質製耐熱性容器に充填し、大気中にて１２００℃までは２００℃／ｈ、１２００℃以降は１００℃／ｈの速度で１６５０℃まで昇温し、４時間保持してから冷却した。この段階における窒化珪素粉末のハンター白度及びイエローインデックスを、色差計（日本電色工業社製、Z−３００Ａ型）を用いて測定した。その結果を表１に示す。【００２２】【表１】表１から次のことがわかる。実施例１〜７では、窒化珪素微粉末原料を窒素雰囲気中で加熱処理をしたので、窒化珪素粉末のハンター白度は著しく上昇しており、見た目も顕著であった。また、粒子形状も角張っていない粒状であった。しかし、イエローインデックスについては総じてマイナス値であり、歯科用途としては黄色みが不足していた。とくに、窒化珪素微粉末原料の平均粒径を１〜３μｍ、最大粒子径を２０μｍ以下にすることによって、このような粒度範囲にない実施例５〜７に比べて、ハンター白度は高くなった。【００２３】これに対し、比較例１では１５００℃よりも低い温度、比較例２では１８００℃よりも高い温度で処理したので、ハンター白度はいずれも８０未満であった。また、比較例２では粒子形状は柱状であった。 比較例３ではハンター白度は８０以上にはなるが、粒子形状はやや柱状であった。比較例４では、窒化珪素微粉末原料を大気中で加熱処理したので、ハンター白度は上昇しなかった。【００２４】実施例８〜１０ 比較例５〜７ついで、窒素雰囲気下で加熱処理して得られた実施例２の窒化珪素粉末をボールトンミルで平均粒径約１．５μmに粉砕した後、炭化珪素製セラミックス容器に充填し、大気中、シリコニット炉で表２に示される熱処理温度まで昇温し、その温度で３時間保持してから冷却し、得られた窒化珪素粉末のハンター白度及びイエローインデックスを測定した。その結果を表２に示す。なお、比較例７は、大気中における熱処理のかわりに窒素雰囲気中で熱処理したものである。【００２５】【表２】【００２６】表２から次のことがわかる。実施例６〜８では大気中６００〜８００℃で処理した結果、イエローインデックスは上昇し、いずれも歯科用途に適した色調であった。また、窒化珪素粉末の粒度も処理前とほぼ同じであり、凝集等による粗粒発生もなかった。これに対し、比較例５では６００℃よりも低い温度で処理したので、イエローインデックスは１未満であった。比較例６では８００℃よりも高い温度で熱処理したので、イエローインデックスは６をこえ、ハンター白度も８０未満に低下し、見た目も黄色みが増していた。また、窒化珪素粉末の粒度は粗めに推移し、凝集による粗粒発生が見受けられた。窒素雰囲気中で熱処理をした比較例７では、イエローインデックスはマイナス値となった。【００２７】【発明の効果】本発明によれば、歯科用途に適した色調を有する窒化珪素粉末の製造方法が提供される。 窒化珪素微粉末原料を、窒素を含む非酸化性雰囲気中、１５００〜１８００℃で加熱処理してハンター白度を向上させた後、酸素を含む雰囲気中、６００〜８００℃で熱処理してイエローインデックス（黄色度）を増加させることを特徴とするハンター白度８０以上、イエローインデックスが１〜６である窒化珪素粉末の製造方法。 窒化珪素微粉末原料が、平均粒径が１〜３μｍ、最大粒子径が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の窒化珪素粉末の製造方法。